浅谈330MW机组半干法脱硫与锅炉同步投退

孙 陟，肖春兰

（1.石河子市国能能源投资有限公司天河分公司，新疆 石河子 832000；2.新疆炼化建设集团有限公司，新疆 克拉玛依 833699）

1 引言

20世纪80年代后期，世界进入知识经济和持续发展的时代。可持续发展战略共识的要点是：社会经济的发展不应超过环境允许的限度。人类的发展，绝不是凭借技术和资金，耗竭资源、牺牲环境、毁坏生态来取得的，而应坚持与自然环境相和谐的方式，追求高质量的精神文明和物质文明的生活。烟气脱硫作为“末端”控制措施，是当前应用最广的有效技术，在SO2减排技术中占有重要地位。对于火电厂来说，在今后相当长的时期内，烟气脱硫仍然是首选的SO2减排技术。

2 SO2污染及火力发电厂半干法脱硫技术的应用

根据环境年鉴资料，我国2000年的SO2排放总量已达到1995万吨，为世界之冠。SO2排入大气是造成我国酸雨污染的主要因素之一。

近十年来，由于国家推行清洁生产，加大环保投入，强化环境管理，SO2污染的势头有所遏制，但尚未得到根本治理，未来十年将是我国经济持续高速发展的时期，如不采取有效措施，SO2污染可能会制约社会经济发展的速度。

烟尘的排放浓度是指锅炉烟气经净化装置后的烟尘排放浓度，我国的330MW燃煤锅炉烟气SO2的最高允许排放浓度为50～100mg/Nm3。

循环流化床干法脱硫工艺为，锅炉烟气从锅炉排出经一级除尘除去部分粉尘后，经水平烟道从底部进入吸收塔入口直管段，在此处，高温烟气与加入的消石灰和循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，这一区域主要完成消石灰与HCl（氯化氢）、HF（氟化氢）的反应，混合物向上进入文丘里管加速，在文丘里的出口扩管段装设有喷水装置，喷入的雾化水一是增湿物料颗粒表面，二是使烟温降至高于烟气露点15℃～20℃，增加二氧化硫与消石灰的反应速度。物料从文丘里出来后，进入塔内循环流化床段，此阶段物料在气流的作用下，产生激烈的湍动，使得消石灰与烟气中的二氧化硫充分接触、完成脱硫反应。反应后的含尘烟气从吸收塔顶部排出，转向进入布袋除尘器进行气固分离。除尘器捕集下来的固体颗粒，通过物料再循环系统，返回到吸收塔内继续参加反应可降低成本。多余的少量脱硫灰通过仓泵输送至脱硫灰库。经过脱硫除尘器净化后的烟气经脱硫引风机排入烟囱。烟气系统的组成见下图。

烟气系统的组成

3 330MW机组循环流化床半干法脱硫投退与锅炉点停不能同步的分析

由于脱硫厂家设计和工艺中均要求脱硫装置的负荷范围应能满足锅炉负荷在35%～110%BMCR工况变化。脱硫投运范围在115.5M～363MW之间。以往的锅炉停炉，脱硫系统都在负荷110MW左右时退出运行，出现锅炉做实验或长时间低负荷运行时，最长会造成脱硫提前几十个小时退出运行，出口SO2排放浓度长时间超标。

脱硫工艺设计要求脱硫投运条件有：1）机组带负荷达到110MW以上；2）布袋除尘器出口烟气量达到1400km3/h以上；3）布袋灰斗灰位在低低料位以上；4）收塔床层压降在0.8kPa以上。

当锅炉点炉到机组带负荷至110MW热态点炉最短也需要几小时，冷态机组启动更是需要十几个小时以上。有时机组启动负荷达到110MW时，布袋出口烟气量未达到1400km3/h，因刚点炉机组在燃烧不稳定的低负荷情况下脱硫再循环风挡不允许开，脱硫系统仍不具备投运条件。上述脱硫系统投运条件都满足时才可进行预涂灰、布袋灰斗积灰等工作。待脱硫投运积灰完毕后，随着锅炉负荷逐渐上升，系统并上网，锅炉燃烧稳定后才能缓慢开启再循环风挡，使烟气量及吸收塔入口负压达到规定值时才允许建立床层，吸收塔床层压降在0.8kPa后，启动高压水泵、脱硫投运才完成。系统并上网，锅炉燃烧稳定前为了保障主机的安全稳定运行，再循环风挡不允许开。在机组投运时，脱硫系统投运时间往往比主机投运时间滞后十几甚至几十个小时，远远超出了国家的环保要求。

4 锅炉点停与脱硫的同步投退

脱硫同步投入是指从锅炉点炉直到机组稳定运行，脱硫系统布袋出口SO2排放浓度始终小于100mg/Nm3。

脱硫同步退出是指从锅炉开始减负荷直到锅炉停炉为止，脱硫系统布袋出口SO2排放浓度始终小于100mg/Nm3。

4.1 锅炉点炉与脱硫同步投运

（1）锅炉点炉24小时前的准备工作

1）确认对应机组的所有工作票已结，安全措施已恢复，所有影响脱硫系统正常运行的缺陷已消除，并且现场清洁干净；2）联系值长通知电气将所有转动机械测绝缘、送电并试转电机正常；3）水枪已安装在吸收塔内，连杆球阀在开启状态；4）确认布袋除尘器进、出口风挡开启；5）压缩空气系统正常运行，压缩空气不小于0.5MPa；6）检查各气动阀是否正常，检查所有手动阀开、关位置是否正常；7）检查工艺水箱水位大于4m且供水正常，生、消石灰仓料位正常，脱硫灰库、原灰库有足够的存灰空间；8）检查并确认所有风机、水泵在备用状态；9）通知检修将临时打灰管与相应的水平烟道打灰孔相连接；10）缓慢开启蒸气进汽总门，将蒸气引入电除尘及脱硫岛内，确认蒸气管路无漏水漏气，灰斗壁温控制在80℃～120℃。

（2）锅炉点炉12小时前的准备工作

1）投入电除尘低压柜顶梁加热，阴阳极振打投入自动；2）启动灰斗流化风机及加热器、斜槽流化风机及加热器，温度在80℃～120℃；3）投入消石灰制备系统，制备消石灰。

（3）布袋预涂灰及灰斗积灰的步骤

1）锅炉点炉12小时前，事先联系好拉灰车辆，准备好脱硫灰，通过脱硫运行人员安排拉满灰的罐车停在水平烟道下的打灰管处，并与打灰管对接；2）全开脱硫清洁烟气再循环风挡，联系值长启动引、送风机，并调整送引风量，使吸收塔入口负压不小于-0.9kPa，布袋出口烟气量不小于1400km3/h（此条件必须满足，如果不能满足，则罐车在打灰过程中会造成水平烟道大量积灰，使灰斗内积不上灰从而延长灰斗积灰的时间，白白损耗企业用电）；3）投入塔底吹扫系统，灰斗气动振打系统；4）满足上述条件后，脱硫运行人员联系灰罐车司机开始往水平烟道内打灰（拉灰车辆必须事先协调联系好，在满足条件后立即开始打灰，否则在锅炉点炉前无法完成布袋预涂灰及灰斗积灰，从而也就无法实现与锅炉同步投入脱硫）；5）待布袋压差在原有基础上上升0.5kPa时，则预涂灰完毕；6）继续联系灰车向水平烟道内打灰，进行灰斗积灰，积灰期间根据布袋压差，启动布袋清灰风机，把布袋压差控制在0.8k～1.2kPa；7）待各灰斗料位差压都不小于2kPa（实测在低低料位），布袋压差在1.2kPa，则灰斗积灰完毕。

（4）锅炉点炉前的准备工作

1）锅炉点炉前确认锅炉点火是投油还是等离子，如果是等离子，点火后则可投入高压柜运行（如果是投油则不能投入高压柜）；2）将对应炉子的省煤器和电除尘输灰切至#2原灰库（把点炉初期未完全燃烧的粉煤灰排入备用灰库）；3）检查消石灰仓是否已有足够的消石灰。

（5）锅炉点炉后脱硫同步投运的步骤

1）投入电除尘高压柜，投入省煤器、电除尘输灰顺控连续排灰；2）再循环风挡开度不变，送、引风量和灰斗积灰时相同，缓慢开启各灰斗物料循环阀（30%以下每次开5%，30%以上每次开1%～3%），缓慢逐渐建床层至0.8kPa循环，并投入消石灰供应组适当加入消石灰，保证在启动高压水泵前出口SO2不会超100mg/Nm3（消石灰给料量应小一些，由于未带负荷及低负荷时吸收塔入口负压较低，厂家设计给料斜槽倾斜度过小，给料过大极易堵塞给料斜槽）；3）注意平衡各灰斗的料位，以及保持布袋压差在1.2k～1.4kPa；4）待脱硫岛入口烟温大于85℃时，启动高压水泵，待水泵电流正常全开回流水流调节阀后再开出口电动门，根据出口SO2浓度调整回流水调节阀的开度；5）随着锅炉负荷的增加（100MW以上），当引风机电流高于210A时，逐渐关小直至全关再循环风挡（在关的过程中有意识地控制引风机电流保持在200～210A），同时把床层压降由0.8kPa逐渐增加至1.15k～1.3kPa；6）待锅炉负荷稳定后，把回流水调节阀投入自动，省煤器和电除尘输灰切至#1原灰库；7）此时，脱硫同步投运正常。

4.2 锅炉停炉与脱硫同步退出

1）随着锅炉负荷的降低，在保证锅炉炉膛负压在允许值范围波动的前提下，逐渐开大再循环风挡，以保证锅炉负荷低于150MW以下时吸收塔入口负压不小于-0.9kPa，布袋出口烟气量不小于1600Nm3/h，吸收塔床层压降逐渐降至0.8kPa（此条件必须满足，如不满足，则吸收塔底会大量落灰，危及脱硫及锅炉的正常运行）；2）在负荷低于100MW后，把电除尘、省煤器输灰切至#2原灰库；3）根据入口、出口SO2浓度及脱硫岛入口温度调整回流水调节阀开度，一直到停炉时始终保持出口SO2浓度在100mg/Nm3以内；4）停炉时，脱硫联锁退出，脱硫同步退出正常。

5 脱硫正常运行时的注意事项

5.1 再循环风挡的开关

（1）当锅炉负荷逐渐降低，以下三个条件中有一个不满足时，就可以开再循环风挡：吸收塔入口负压低于-1.6kPa、锅炉烟气量低于1600Nm3/h、两台引风机电流低于190A，开再循环风挡时应通知值长，缓慢开启（脱硫如能监控锅炉负压，应参照锅炉负压值变化调整）。

（2）当锅炉负荷增大，以下三个条件有一个满足就应缓慢关再循环风挡：吸收塔入口负压高于-2.0kPa、布袋出口烟气量高于1900Nm3/h、两台引风机电流高于200A，关再循环风挡时应通知值长，缓慢关闭（脱硫如能监控锅炉负压，应参照锅炉负压值变化调整）。

（3）再循环风档开大会使吸收塔入口温度降低、吸收塔进出口烟温温差变小，从而增加消石灰用量，吸收塔入口负压降低、引风机电流增大，增加了企业的用电量。

5.2 吸收塔床层压降的调整

（1）吸收塔床层压降一般控制在1k～1.3kPa，当布袋出口烟气量较低时，可把床层压降控制在1k～1.15kPa，以防止吸收塔底落灰。当入口SO2浓度高于1300mg/Nm3且布袋出口烟气量较高时，可把床层压降控制在1.15k～1.3kPa，提升吸收塔内部反应物的反应效果，使出口SO2浓度控制起来更加稳定，减少操作人员的工作量。

（2）在点停炉期间，锅炉负荷较低且布袋出口烟气量也较低时，可把床层压降控制在0.8k～1kPa，等负荷较高时再把床层升起来。

5.3 消石灰变频旋转调频给料器给料量的调整

（1）消石灰的给料应尽量保持均匀给料，这样出口SO2浓度相对应也会比较稳，如果给料不均，则在负荷、脱硫岛入口温度、入口SO2浓度变化时，出口SO2浓度会非常难调整，会增大操作员的工作量，同时也会增加消石灰的使用量。

（2）消石灰变频旋转给料器严禁在短时间内转速变化过大，应缓慢调整并根据运行工况的变化提前微调。

（3）当吸收塔入口SO2浓度变化大、吸收塔入口温度变化大时，首先调整吸收塔出口温度，最后调整消石灰旋转调频给料器转速。

5.4 吸收塔出口温度的控制

（1）当入口SO2浓度较低（小于1000mg/Nm3）、床层也较低时，应有意识地控制吸收塔的出口温度在75℃以上。

（2）当入口SO2浓度较高（大于1300mg/Nm3），床层较高以及锅炉吹灰结束后脱硫岛入口温度大幅降低时，可以将吸收塔的出口温度控制在72℃～75℃。当然，这样做的前提是必须每隔一段时间就要现场检测吸收塔内灰的干湿度，必须保证吸收塔内无灰尘贴壁现象。

5.5 布袋灰斗灰位的控制

（1）正常运行时灰斗灰位应在低料位左右。

（2）吸收塔出口温度低于75℃时，灰斗灰位应在低料位和高料位之间。

（3）点炉或停炉时间在7天以内时，灰斗灰位应在低低料位左右。

（4）每个灰斗的灰位每周应调整变化一次，每月应降至低低料位一次。

6 结语

我国对火力发电厂烟气脱硫的研究与开发，早在20世纪60年代就已开始，历经40年的艰辛努力，已奠定了一定的基础。最近十余年来，为适应我国进入全面现代化发展时期的需要，国家有选择地引进了一批示范工程，为大幅度控制SO2污染铺平了道路。通过验证总结出的锅炉点停与脱硫投退同步方案切实可行，达到了预期目的，为实现有效减少SO2排放，保护环境做出了应有的贡献。